【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统辅助调频控制，特别是考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法。
技术介绍
1、高能级新型配电网络作为未来电力行业的重要发展方向，其在电网中集成了高比例新型能源，并运用智能化控制和多能协同并网的方式，为电力系统提供清洁、高效和可持续的能源供应。此外，通过引入更加智能化的控制方法，使得电力网络中的各种能源能够更加合理地配合，从而显著提高供电可靠性和能源利用效率，同时降低碳排放并增强电力系统频率稳定性。
2、在多能协同并网以及逐渐向高能级新型电力网络发展的过程中，大规模风电和电池储能协同系统也逐渐走进人们的视野。风电作为被广泛应用的可再生能源，其波动性和不确定性给电力系统的稳定运行带来了巨大挑战，随着风机调节技术发展和智能化控制系统的引入，通过提供慢速控制和灵活运行策略，风机为电力系统频率稳定性提供支持这一观点也逐渐被广泛认可。同时，储能系统可以让风电所产生富于电能能够被灵活地储存，使得在需要时提供稳定的电力输出，极大弥补了可再生能源波动性的局限，有效地平衡负荷变化对频率的影响，提高电力系统的稳定性和可靠性。凭借电池储能与风电协同参与电力系统辅助调频的快速性和灵活性等多重优势，也可通过电能的快速充放来提供灵活的频率调节能力，从而有效平衡电力系统负荷和供应之间的偏差，降低了传统发电机组的调频压力，不断为电力系统的可靠性和可持续性注入新的动力。
3、现今国内外对双馈风机参与电力系统辅助调频方面的研究主要集中在电力系统一次调频环节，一般是通过应用转子动能控制和功率备用控制为电力系统提供
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，通过建立电力系统负荷频率响应模型，获取系统频率偏差ft、风机转子角速度wt、电池储能荷电状态soceb。构建风机变桨距角与电池储能系统相结合的协同调频控制方式，达到平衡电池储能容量衰减和挖掘双馈风机最优出力以及快速响应系统频率偏差的目的。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，具体为考虑电池储能系统容量衰减特性的风储协同参与电力系统辅助调频的控制方法，包括以下步骤：
3、步骤一：建立双馈风机-电池储能系统协同参与电力系统负荷频率响应模型，在聚合系统中施加扰动参量，根据负荷频率响应模型获取系统实时频率偏差ft、风机转子角速度wt、电池储能系统荷电状态soceb，后续流程图中的soct也表示为电池储能系统实时荷电状态soceb，且后续不再一一说明；
4、步骤二：根据电池储能系统容量衰减特性，建立电池储能系统soc分区模型，根据荷电状态不同的设定值socmax、sochigh、soclow、socmin,将电池储能系统设定为频率调节死区、放电区、待机区、充电区四个运行区域，并根据soc分区值将电池储能系统参与调频的运行模式分为售电状态、惩罚待机状态、购电状态三种运行状态，并以logistic约束实现电池储能出力以及荷电状态的实时调节；
5、步骤三：考虑系统频率偏差数值，并结合风机运行特性，构建双馈风机变桨距角控制运行方式；
6、步骤四：考虑双馈风机-电池储能系统频率调节特性，结合电池储能系统实时荷电状态数值以及双馈风机运行模式，构建双馈风机-电池储能系统协同运行的控制方式。
7、在一较佳的实施例中，步骤一中，由ace控制方式下所得到的实时频率偏差ft、风机转子角速度wr、电池储能系统荷电状态soceb的具体方式如下：
8、1)火电机组传递函数模型
9、基于区域控制偏差模型，传统火电机组传递函数模型gn(s)如下所示：
10、
11、式中，trh为再热器时间常数；fhp为再热器增益；tn为常规机组的调速器常数；tch为汽轮机时间常数；s为复频率；
12、2)电池储能模型
13、基于区域控制偏差模型，电池储能传递函数模型可表示为geb(s)：
14、
15、式中，teb为电池储能时间常数；
16、基于区域控制偏差模型，电池储能荷电状态更新函数模型soceb(t)如下：
17、
18、式中，soceb0为电池储能荷电状态初始值；δpeb为电池储能t时刻出力数值；seb为电池储能额定容量；
19、3)双馈风机调频模型
20、根据双馈风机的运行特性，其在运行过程中捕获的风能转化为机械功率pm用如下关系来表示：
21、
22、式中，ρ为空气密度；cp为双馈风机的风能利用系数；β为风机桨叶的桨距角；r为风轮机的半径；v为风速；λ表示叶尖速比；其中叶尖速比λ可通过风机相关变量以及风速等来量化，具体表示为：
23、
24、式中，wt为双馈风机转子的角速度；r为风轮机的半径；v为风速；
25、双馈风机的风能利用系数cp与叶尖速比λ和风机桨叶的桨距角β满足如下关系式：
26、
27、由上式可知，在相同的风况下双馈风机所能捕获的机械功率在极大程度上取决于风能利用系数cp，且不同的桨距角都对应着不同叶尖速比使得风能利用系数达到理论上的最优值，其中满足达到最优风能利用系数的叶尖速比表示为λp且满足如下：
28、
29、又由于通过查表法可将叶尖速比λp与桨距角值βi表示如下：
30、λp＝f(βi) βi∈[0,15]
31、根据上述简化关系，可将双馈风机捕获的风能转化为机械功率的表达式表示如下：
32、
33、在mppt运行模式下时：
34、
35、式中，ρ表示空气密度；cp(βi)表示与桨距角相关的风能利用系数；r为风轮机半径；wt为双馈风机转子角速度；λiopt为双馈风机最优叶尖速比；
36、当忽略双馈风机的功率损耗时，有
37、popt＝pm-ploss≈pm
38、式中，popt为双馈风机减载运行方式下电磁功率参考值；ploss为双馈风机的损耗功率；
39、
40、计算常规火电机组一次调频的出力δp1(s)、常规火电机组二次调频的出力δp2(s)、及ace控制方式下电池储能出力δpeb(s)如下所示：
41、δp1(s)＝-ks·gn(s)·δf(s)
42、δp2(s)＝λ1·(1-η)·(kp+ki/s)·gn(s)·δf(s)
43、δpeb(s)＝λ1·η·geb(s)·δf(s)
44本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，其特征在于，具体为考虑电池储能系统容量衰减特性的风储协同参与电力系统辅助调频的控制方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，其特征在于，步骤一中，由ACE控制方式下所得到的实时频率偏差ft、风机转子角速度wr、电池储能系统荷电状态SOCeb的具体方式如下：
3.根据权利要求1所述的考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，其特征在于，步骤二中，电池储能的容量衰减特性如下：
4.根据权利要求1所述的考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，特征在于，步骤三中，构建双馈风机变桨距角运行控制方式具体如下：
5.根据权利要求1所述的考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，其特征在于，步骤四中，考虑双馈风机-电池储能的频率调节特性，结合电池储能实时荷电状态数值以及双馈风机运行模式，构建双馈风机-电池储能协同运行的控制方式具体如下：
【技术特征摘要】
1.考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，其特征在于，具体为考虑电池储能系统容量衰减特性的风储协同参与电力系统辅助调频的控制方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控制方法，其特征在于，步骤一中，由ace控制方式下所得到的实时频率偏差ft、风机转子角速度wr、电池储能系统荷电状态soceb的具体方式如下：
3.根据权利要求1所述的考虑储能容量衰减特性的风储协同参与辅助调频控...
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